无锡市区土体工程地质层组划分及其应用

李浩民 季文婷 陆燕 武健强

收稿日期：2023-09-08；修回日期：2023-12-19

基金项目：江苏省地质勘查基金项目“无锡市城市地质调查”（苏财资环［2019］14号）、“扬子江城市群典型城镇城市地质安全风险调查评价”（苏财资环［2022］27号）联合资助

第一作者简介：李浩民（1991- ），男，硕士，工程师，主要从事区域工程地质调查与评价。E-mail：ilihaomin2012@163.com

引用格式：李浩民，季文婷，陆燕，武健强，2024.无锡市区土体工程地质层组划分及其应用［J］.城市地质，19（2）：195-208

摘 要：无锡市区地处太湖冲湖积平原区，第四纪松散沉积物较厚，城市建设多以土体为载体，土体结构质量关系到工程建设的成本和周期，但长期以来无锡市区土体工程地质层组划分并无统一标准，地层代号编码混乱，严重降低了工程地质资料的可重复利用率。为提高无锡市区工程地质资料的通用性，使其利用价值最大化，文章基于大量地质钻孔和土体参数测试数据，对比区域地层资料，综合考虑研究区沉积演化特征、土体物质组成及工程特性等因素，采用绘制工程地质剖面的方法建立地层层序结构和编码规则，将无锡市区100 m以浅的土体划分为9个工程地质层组和27个工程地质亚层。利用土体参数的离散性和三维地质结构模型分析了该工程地质层组划分方案的合理性，并探讨了该划分结果在优势持力层的选择、地下空间开发利用适宜性评价和浅层地热能开发利用中的应用。结果显示，该土体工程地质层组划分方案能准确地反映无锡市区100 m以浅的土体结构，划分方案合理正确。

关键词：土体工程地质层组；第四纪地层；优势持力层；浅层地热能；城市地下空间

Division and application of engineering geological strata groups of soil mass in Wuxi City

LI Haomin1，2， JI Wenting1，2， LU Yan1，2， WU Jianqiang1，2

（1.Geological Survey of Jiangsu Province， Nanjing 210018， Jiangsu， China；

2.Key Laboratory of Earth Fissures Geological Disaster of the Ministry of Natural Resources， Nanjing 210018， Jiangsu， China）

Abstract： Wuxi City is located in the alluvial and lacustrine plain of the Taihu Lake， with thick quaternary loose sediments， where urban construction mostly takes soil as the carrier， and the quality of soil structure is related to the cost and cycle of engineering construction. However， for a long time， there has been no unified standard for the division of soil mass engineering geological strata in Wuxi city， and the stratum coding is confused， which seriously reduces the reusability of engineering geological data. In order to improve the universality of engineering geological data and maximize its utilization value， based on a large amount of geological drilling and soil parameter testing data etc.， this article establishes stratigraphic sequence structure and coding rules through drawing engineering geological sections. The soil mass within a depth of 100 m in Wuxi is divided into 9 engineering geological strata groups and 27 engineering geological layers. The rationality and correctness of this engineering geological strata group division scheme has been proved through the discrete characteristics of soil parameters and the 3D geological structure model. The result is widely used in the selection of pile foundation bearing layer， evaluation of suitability for underground space development and utilization， and shallow geothermal energy development. The result also has guiding significance for engineering investigation， urban planning， construction and management， and major project site selection in Wuxi City.

Keywords： soil engineering geological strata groups; quaternary strata; hold power preferred strata; shallow geothermal energy; urban underground space

工程地质层组划分是地质模型概化和工程地质条件评价的基础和首要环节，在工程勘察资料信息化管理及勘察数据库动态更新等方面有积极的推动作用（仝霄金等，2016），可为地下数字城市的建设提供基础数据资料。工程地质层组研究对象包括岩体和土体，对于岩体层组的划分方法目前较为成熟，土体层组的划分尚无统一标准。土体（第四纪松散层）岩性复杂、成因多样、岩性岩相变化快、结构和构造差异大，土体地质条件的复杂性导致了场地工程性质的多变性和不确定性，从而增加了土体工程地质层组的划分难度（李长安等，2020；刘军熙等，2005；阎长虹等，2015；郑军等，2008）。近年来，随着城市建设快速发展以及各城市规划区地质调查项目的实施，土体工程地质层组划分的重要性逐渐在城市规划、建设和管理中显现出来，上海（史玉金等，2009）、雄安新区（韩博等，2023）、牡丹江（王建伟等，2021）、天津（李超等，2022；傅瑞清等，1997）、青岛（邵万强等，2006）等地相继开展了岩土体工程地质层的划分方案研究，并以统一后的划分标准因地制宜地对其所面临的工程地质问题，在城市建设适宜性、三维地质结构建模等方面进行应用和探讨。

无锡市作为江苏省经济发达地区之一，在江苏省高质量发展中处于领先地位，自改革开放以来，城市建设迅速发展，城市化水平不断提升。由于无锡市城市建设历史悠久，勘察工作单位众多，不同的单位之间、同一单位内部不同年代、相同年代不同工程项目之间对工程地质层组的划分不尽相同，大大降低了资料的可利用性。随着城市建设的不断发展，大量工程勘察钻孔不断积累，海量的钻孔数据由于无统一的工程地质层组划分方案而失去利用价值，造成了资源的浪费。为提高无锡市区工程地质勘察资料的通用性，整合不同勘察单位、不同建设类型的工程地质资料，建立无锡市工程地质数据库，提高工程地质资料利用率，制定满足无锡地区建设要求的土体工程地质层划分方案是十分必要的。

本文以收集到的、具有较高利用价值的钻孔资料为根本，在第四纪地层研究的基础上，结合区内地层演化特点，对比分析大量的钻孔数据，对无锡市区100 m深度范围内土体工程地质层进行统一划分和编码，并利用三维建模技术和数理统计原理对划分结果进行验证。基于最终划分结果，识别研究区内的优势持力层和不良地层，分析建筑地基工程地质条件；对主要工程地质层的热物性参数进行统计分析，分析区内浅层地热能资源的分布特征；结合水文地质条件和环境地质条件，对地下空间开发地质适宜性作出评价。

1  第四纪地层特征

无锡市区在新、老构造运动控制下沉积了较厚的第四系，厚度8～220 m，广布于山间谷地、湖荡平原和河网平原，分布面积约占72%，主要包含陆相沉积和海相沉积地层两套体系。根据地层沉积时代，无锡市区平原区第四纪地层自上而下划分为全新统如东组（Qhr）、上更新统滆湖组（Qpg）、上更新统昆山组（Qpk）、中更新统启东组（Qpq）和下更新统海门组（Qph）（图1）。

据（江苏省地矿局第四地质大队，1990）修改

1.1  全新统如东组（Qhr）

如东组仅在河网平原、湖荡平原可见，底板埋深小于15 m，可分为3段。

如东组上段：沉积物主要为灰、灰褐色粉质黏土，中—软塑。另外太湖滨湖地区、鹅湖—甘露等湖荡地区发育灰、灰黑色淤泥质黏土，呈条状沿湖岸、河流分布，为泛滥相、湖沼相沉积。

如东组中下段：仅分布在杨市—洛社—堰桥一带，沿MIS2阶段形成的洼地呈条状分布。沉积物主要为灰、灰黑色粉质黏土、淤泥质黏土，软塑，含少量有机质，局部含淡水螺壳化石。沿堰桥—西漳—黄巷方向发育灰色、深灰色的粉土粉砂层，为海相沉积。在局部地区沉积物为灰褐、灰黄、棕黄色粉质黏土，中—硬塑，含少量铁锰质斑点和结核，具淋滤结构特征和土壤化特征，是MIS2阶段滆湖组上段地层风化与同时沉积物共同作用形成。

1.2  上更新统滆湖组（Qpg）

滆湖组的底界置于末次冰期，即72 ka，顶界置于第一硬土层的顶部。区域上滆湖组底板埋深30～40 m，厚度30～35 m，顶部常出露地表，形成高亢平原。上段为陆相地层，厚度5～10 m，沉积物主要为灰黄、棕黄色黏土、粉质黏土，局部灰绿、灰、灰褐色，硬塑，含少量铁锰质结核，主要为河流泛滥相，局部湖沼相沉积；局部地区在该层底部发育灰黄色粉砂、粉土，分选中等，具水平层理，为漫滩相—河床相沉积。中段海相地层，为区域发育的第Ⅱ海侵层，厚度一般10 m左右，北部前洲—西漳—长安一带仅2～3 m，东部硕放以东厚度达20～23 m；沉积物为灰色系淤泥质黏土、粉砂质黏土、粉砂与粉砂质黏土互层、黏土质粉砂、粉砂、粉细砂；含丰富的有孔虫和海相介形类化石，主要为潮坪相，局部瀉湖相，在硕放以东为河口相沉积。下段陆相地层，一般厚度10～15 m，硕放以东仅为2～5 m；沉积物主要为灰黄、棕黄、灰绿色黏土、粉质黏土，硬塑，含少量铁锰质结核，主要为河流泛滥相，局部湖沼相沉积；局部沉积物为灰黄、棕黄色粉砂、粉细砂、粉土，具水平层理，为漫滩相—河床相沉积。

1.3  上更新统昆山组（Qpk）

昆山组的底界置于末次间冰期，即0.126 Ma，顶界置于第二硬土层的底界，为72 ka。晚更新世早期长江三角洲广大地区，受气候、新构造运动、海平面等诸多因素的影响，处于海侵为主体的沉积环境，其间有一次时间相对较短的海退过程，堆积了灰黄、灰绿色粉质黏土（苗巧银等，2016），但对于无锡地区而言，该时期的地层以海侵地层（第Ⅲ海侵层）为主，岩性为滨海潮坪相灰色、深灰色粉土、粉砂互层，呈“千层饼”状，水平透镜层理发育，局部夹粉质黏土薄层（于振江等，2005），底板埋深35～48 m，厚2～15 m，局部地区会出现海陆交互相地层，岩性以粉质黏土为主，夹粉土、粉砂层。

1.4  中更新统启东组（Qpq）

中更新统底界置于古地磁布容期与松山期分界，年龄相当于78万年，中更新统顶界置于末次间冰期，为0.126 Ma。区域上启东组一般为2～3个沉积由下粗上细组成的沉积旋回。地层底板埋深75～140 m，厚度40～96 m，可分为两段。

上段地层底板埋深58～75 m，局部达80 m，厚度20～35 m。沉积物主要为灰绿、灰黄、棕黄色黏土、粉质黏土，硬塑，含钙质结核和铁锰质结核，局部含粉土、粉砂、粉细砂薄层，偶含中细砂，主要为河流泛滥相、湖沼相，局部漫滩相、河床相沉积。中部局部地区发育灰色系粉质黏土与粉砂互层、淤泥质黏土、粉质黏土，含有孔虫和海相介形类化石，为潮坪相沉积。

下段多呈现1～2个上细下粗沉积韵律。上部韵律层一般较薄，以细粒沉积为主，沉积物为青灰、灰及灰黄、棕黄色黏土、粉土为主，硬塑，含钙质结核和铁锰质结核，下部粗粒多为粉土、粉砂、粉细砂，为河流泛滥相、漫滩相及河床相沉积。

下部韵律层上部为薄层青灰、深灰色黏土、粉质黏土，下部为巨厚砂层，岩性为青灰、深灰色夹灰黄色粉细砂、中细砂与含砾中粗砂、砂砾石互层，整体具层理，含水平层理、交错层理、斜层理、粒序层理等。该层松散，粉细砂、中细砂层，分选中等，含砾中粗砂、砂砾石层，分选差，砾石磨圆中等—好，为冲洪积相沉积。

1.5  下更新统海门组（Qph）

海门组的底界为M/G界线，顶界为B/M界线，海门组的3个段之间的界线分别对应加勒米洛和奥杜威亚正极性事件。无锡地区海门组底板埋深80～165 m，厚度 10～90 m，可分为上、中、下3段，下段地层在区内广泛分布，中上段地层主要分布在无锡东、西部区域。

下段地层底界埋深小于144 m，厚度3～41 m，近山体埋深较浅，在区内广泛分布，岩性为黄褐色、棕黄夹灰绿等杂色黏土、粉质黏土，硬塑，底部往往含大量石英砂岩砾块，砾石呈棱角状，粒径不等，大者达数十厘米，为坡洪积相沉积；中段地层底界埋深92～165 m，厚度受古河道分布规律所控制，北西—南东向趋向一致，南北方向中间厚两侧变薄，岩性以灰色、灰黄、锈黄色粉细砂、细砂、中粗砂为主，底部往往含砾，砂层松散且分选性较好，含少量螺贝壳和炭化木，自上而下具有2 个由粗至细的沉积韵律，为河流相沉积；上段地层底界埋深80～120 m，局部达141 m，厚度2～26 m，岩性较为单一，分布比较稳定，为青灰、灰黄、棕黄色粉质黏土，局部发育粉土、粉细砂薄夹层，含少量铁锰质结合和钙质结合，为河湖相沉积。

2  特殊标志层

标志层是区内钻孔之间以及与区外地层进行年代地层对比的重要依据，对标志层的规范化认识对指导工程建设具有重要意义，其在划分标准地层层序中起着承上启下的关键作用。对于工程建设项目特别是小范围工程建设或地层层数较少的建设项目，如何规范化选定标志层，通过与标志层对比确定其他地层层序成为标准地层广泛应用的关键问题（林晓春，2019）。

本文通过查阅大量有关无锡地区第四纪沉积环境演化相关资料（景存义，1985；蒋梦林等，2001；景存义，1988；韩有松等，1987；黄湘通等，2008；潘凤英等，1984；舒军武等，2008），研究区内特殊标志层包含有不同时期的海侵层、与较大的沉积间断相关的特殊岩性层如古土壤层或砾石层、区域平行不整合面及特殊事件层如洪水事件层等（表1）。这些标志层可以作为等时面来处理，因此，也可作为年代地层对比的重要依据。

2.1  海侵层

2.2  硬黏土层

2.3  间断面

2.4  平行不整合面

研究区内第四纪地层底部为区域重要构造活动的界面，代表该时期区域出现明显的大区域抬升，沉积物粗细变化明显，出现大量冲洪积物。该界面下部表现为一套厚度稳定的古土壤层；上部为一套砂砾石层，二者突变明显。该不整合界面可以作为区域地层划分对比的重要标志，对于本次工程地质层划分深度来说，不涉及该标志层的辨别。

3  土体工程地质层组划分

3.1  划分依据

土体工程地质层组的划分包括主层（层组）划分和亚层划分2个级别，其划分依据主要考虑：①沉积时代、成因类型与沉积环境；②土体物质成分与结构特征；③工程地质特性。土体的岩性、力学性质等宏观变化规律都与第四纪地层成因、年代、沉积环境、古地理、古气候变化等密切相关，不同年代和成因类型的土体，即使部分物理指标相近，工程地质性质也可能相差悬殊，时代、成因类型、岩性等相同的土体，其物理力学指标和工程地质特性在空间上也可能存在差异（李晓昭等，2004）。因此，工程地质层组的划分应在第四纪地质研究基础上进行，一般情况下，主层（层组）的划分不宜跨越第四纪地质分层界线，应基本反映沉积时代、成因类型和覆盖关系，当时代相同，不同沉积单元、不同沉积成因的地层可划为不同的主层。亚层的划分，依据土体的岩性、物质成分、结构特征及工程地质特性，将同一主层内岩性相同且物质成分和工程地质特性相似的地层列为同一个亚层，岩性、物质成分、结构特征和工程地质特性存在差异的地层划为不同亚层，根据沉积序列特征确定同一主层内不同亚层间的上下关系。

3.2  划分方法及步骤

土体工程地质层组划分，按照时代成因—岩性—工程特性的顺序逐级对地层进行分析划分，采用绘制剖面法对整个区域划分方案进行把控和修正。划分的主要步骤如下：①确定编码规则。编码规则应以清晰、简单的形式反映出层间的沉积序列关系及主、亚层间的隶属关系。②划分主层（层组）。根据区域演化资料和第四纪地质特征，确定区内的标志层位及主层顶底界线，划分主层。按照划分依据，一般认为岩石地层单元的“段”属于同一主层，对于不分段的岩石地层单元，可以“组”为单元划分主层。③划分亚层。在主层划分的基础上，充分利用钻孔资料分析地层的岩性组成、物理力学参数等，对各主层内的土层结构及物理力学性质等定量指标进行分析，寻找每一层内岩性发育分布规律，将工程性质接近的层位进行合并，对于局部分布且厚度较小的夹层可不单独分出，归并于临近层位中，根据地层层序关系，确定各亚层顶底界线，划分亚层，并按照编码规则，对主、亚层进行编码，初步建立工程地质层组划分方案。④绘制剖面图。利用初步建立的工程地质层组划分方案对钻孔地层进行整理划分，并绘制多条穿越研究区的横、纵工程地质剖面图。⑤分析剖面图，从区域沉积环境、演化特征等方面，对绘制的剖面图按沉积顺序逐层进行分析比对，确保其反映的地质特征符合客观事实，若出现较大差异，应对划分方案进行优化调整直至形成能准确反映研究区地层演化特征和变化规律的工程地质层组划分方案。

3.3  钻孔筛选及剖面绘制

工程地质层组划分所利用的钻孔应具有代表性，土工测试参数齐全，钻孔深度满足工程地层组划分的需要。为便于对钻孔的充分利用，将其分为控制性钻孔、一般性钻孔和辅助性钻孔。控制性钻孔为区内的代表性钻孔，在区内均匀分布于各沉积单元，揭露的地层能反映全区地层空间变化规律，深度能满足工程地质层组划分的需要，土工测试参数齐全，该类钻孔为工程地质层组划分分析研究的主体；一般性钻孔土工测试参数较齐全，控制范围有限，深度较浅，主要起确定局部地区地层变化规律的作用，参与工程地质层组的划分；辅助性钻孔深度不一，土工测试参数不完整，区内分布不均，但数量多，地层对比可选性多，主要辅助控制性钻孔和一般性钻孔完成亚层的划分。为了能准确划分无锡地区地层层位，本文收集了包括工民建工程勘察钻孔及区域图幅调查钻孔在内的共12 138个钻孔，从中挑选出控制性钻孔370个（深度100～150 m），一般性钻孔510个（深度25～50 m），其他钻孔可作为辅助性钻孔使用（图3）。

剖面布设以研究区第四纪松散土层分布区域作为重点区域，以1∶50 000地形图作为底图，按照纵横结合、控制全区的原则，在重点地貌单元和不同地貌单元变换处增加剖面钻孔数量来提高控制精度，绘制标准工程地质剖面共18条，一般性剖面9条，图4为标准工程地质剖面，基本覆盖整个研究区。根据工程地质剖面图，对选定钻孔的地质信息，包括室内岩土物理力学性质指标、现场原位测试、原工程勘察资料的分层信息、地层描述等进行分析，对研究区内的工程地质层进行重新厘定并制定统一的工程地质层组划分方案。

3.4  编码规则

主层号按地层由上到下，数字由小到大的顺序排序，以数字编号“①、②、③、④、…”表示，层号越大，对应的地层沉积时代越古老。亚层号在主层号的基础上根据同一主层内不同亚层的沉积先后顺序并结合不同沉积相间的穿插关系，按地层由上到下，数字由小到大的顺序排序，对应的层序编号以“1、2、3、4”的下角标表示。如第⑥工程地质层组中自上而下对应的各层编写代号为⑥1，⑥2，⑥3，…，其他层的表示以此类推。

3.5  划分结果

按照上述划分依据、方法和步骤，将研究区100 m深度范围内土体工程地质层划分为9个工程地质层组和27个工程地质亚层（表2），结合室内试验测试结果对各亚层的物理力学参数进行了统计（图5）。从统计结果来看，各亚层物理力学性质一致性较高，也表明了划分方案合理有效。

3.6  工程地质层组划分合理性验证

3.6.1  基于三维地质结构模型的验证

依据上述土体工程地质层的划分方案，对收集到10 000余个钻孔进行了地层标准化处理，依托城市地质信息系统将地层标准化后的钻孔导入到系统中，建立全区工程地质剖面栅格图，利用三维建模功能，构建了无锡市区的三维地质结构模型（图6）。通过构建的三维地质结构模型和剖面图可以看出，标准化后的各地层之间连接平滑，地层间的起伏变化和接触关系符合研究区的沉积演化环境，说明工程地质层组划分方法及划分结果是合理的。

3.6.2  基于物理力学参数统计结果的验证

岩土体参数应按工程地质区段、层位，即每个单元体，分别统计平均值、标准差和变异系数，每个单元体指标的变异性和均匀性可用变异系数来衡量。变异系数反映了土体实验指标的离散程度，土体工程地质性质越接近，其变异系数越小（苟富刚等，2018）。国内外许多学者都给出了不同国家、不同土类、不同指标的变异系数经验值或标准值，当变异系数超过经验值或标准值，则应重新考虑工程地质分层的合理性（林宗元，1996）。

本文利用华宁岩土工程勘察软件对各工程地质亚层的物理力学指标进行了统计，通过对本次划分的各层组土体实验指标离散性统计分析，对照岩土工程勘察设计手册中给出的报道范围值和建议标准值（表3）可以看出，各亚组内物理力学指标的离散性相对较小。这反映出同一亚组中土的工程地质性质差异性较小，同时，反映了该工程地质层组划分方案是合理的。

4  应用

4.1  支撑城市地上地下一体化建设

4.1.1  地上工程建设地质适宜性评价

根据上述工程地质层组划分结果，可准确识别出地基优势持力层和不良土层，为地上工程建设提供基础数据支撑。无锡地区主要优势持力层为第③工程地质层组、④2粉砂层、④4粉质黏土层、第⑤工程地质层组、⑥2粉砂层和⑥4粉质黏土层，优势持力层在无锡地区内分布广泛厚度稳定（图7）。

第③工程地质层组可作为天然地基的良好持力层，该层岩性以黄褐色黏性土为主，可—硬塑、中—低压缩性，顶板埋深大多为1～2 m，厚度稳定，地基承载力特征值为270 kPa。在选取天然地基持力层时，需注意其下卧土层的工程地质性质，若③层下伏为④1和④3软弱土层，在基础工程设计时，应进行地基稳定性验算。

多层、中层和高层建筑多采用④2粉砂层、④4粉质黏土层、第⑤工程地质层组、⑥2粉砂层和⑥4粉质黏土层作为优势桩基持力层，对于超高层建筑或需要以超长桩才能满足设计要求的建筑物，会涉及更深的持力层，如⑦1层和⑦3层。④2层为稍密—中密的粉砂层，厚度分布稳定，埋深多在10 m以浅，地基承载力特征值建议值为160 kPa；④4层为可—硬塑粉质黏土，埋深在15 m左右，承载力特征值建议值为260 kPa，④2层和④4层可作为短桩基础桩端持力层，满足多层和小高层建筑使用。第⑤工程地质层组（第二硬土层）岩性以黏性土为主，顶板埋深25 m左右，厚度分布稳定，土质致密、强度高，压缩性低，地基承载力特征值为310 kPa，可作为中长桩基础桩端持力层，满足中高层建筑使用。⑥2粉砂层和⑥4粉质黏土层可作为长桩基础桩端持力层，地基承载力特征值建议值分别为180 kPa和250 kPa，当⑥4层缺失或厚度较小情况下，可选⑦1层和⑦3层作为桩基础桩端持力层，⑦1层岩性以黏土、粉质黏土为主，埋深在50 m左右，承载力特征值建议值为350 kPa；⑦3层岩性以密实粉细砂为主，具低压缩性，埋深42.7～74.8 m，承载力特征值建议值为240 kPa。见表4。

无锡地区不良土层主要为②2、④1、④3。②2层多形成于低洼地带中，沉积时代为全新世，沉积物中夹有粉砂，呈现明显层理，结构松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，岩性以淤泥质粉质黏土为主，局部地段为泥炭质土或泥炭，埋深0.2～3.4 m，厚度0.5～4.2 m，主要分布在马山、玉祁—前洲—堰桥、洛社—杨市、黄巷—东亭以及东部的甘露—后宅一带。此外，④1层和④3层，虽不满足软土的基本定义，其工程地质性质略好于软土，但从岩性状态及特征来看，该层多呈可—软塑状、局部流塑的粉质黏土，多夹粉土粉砂，局部呈“千层饼”状，分布范围较广泛，含水率高，压缩性高，强度低，灵敏度高且该层常为浅基础下存在的主要软弱下卧层，一般需要对其强度和变形进行验算。在深大基坑的开挖中有时也容易碰到该层土，基坑支护时需要特别注意该层土的蠕变和流变。

富水砂层为②3、④2、⑥2、⑦3、⑧2，其中：②3和④2为无锡市区的潜水层层位，根据现有规范判定，②3层为砂土液化判别层位，判别结果显示，在地下水位较浅东亭—黄巷一带存在轻微液化区，其他地区为不液化区；⑥2、⑦3、⑧2为承压含水层层位，在基坑开挖和隧道施工中，由于水头压力较高易诱发流砂和突涌等灾害。

4.1.2  地下空间开发地质适宜性评价

工程地质条件是地下空间开发地质适宜性评价指标体系中重要的指标之一，建立标准工程地质层组是查清工程地质条件的前提。无锡市地下空间规划将地下空间竖向层次划分为浅层（0～-15 m）、次浅层（<-15～-30 m）和次深层（<-30～-50 m）。

4.2  支撑浅层地热资源开发利用

根据本次土体的工程地质层组划分结果，采用数学统计的方法对各工程地质亚层的热物性参数进行了统计分析（表5）。区内各工程地质层导热系数为1.386～1.740 W·m-1·K-1，比热容为2.59～3.15 MJ·kg-1·K-1。其中：导热系数最大的层位为⑦2层，其次为⑥2层；比热容最大的层位为⑦1层，最小的层位为⑦2层。综合考虑各工程地质层热物性特征及空间分布特征，将⑦2层划分为无锡市区最优导热层，⑥2层位次优导热层，将⑦2层厚度大且稳定分布的地区圈定为无锡市区优质导热层的分布范围。该分析结果可为无锡市区浅层地热能资源的开发利用提供有效技术支撑。

5  结论

1）无锡市区第四纪地层主要包含陆相沉积和海相沉积地层两套体系，100 m以浅地层岩性以黏土、粉质黏土、粉土和砂土为主，按照沉积时代由新到老分为全新统如东组（Qhr）、上更新统隔湖组（Qpg）、上更新统昆山组（Qpk）、中更新统启东组（Qpq）和下更新统海门组（Qph）。无锡市区经历了多次海进海退，发育3 套海侵层和2套硬土层等特殊标志层，这为区域地层划分对比提供了重要依据。

2）基于海量的工程地质钻孔资料，综合考虑研究区内的沉积演化特征、土体物质组成和工程特性等因素，将无锡市区100 m以浅土体工程地质层划分为9个工程地质层组和27个工程地质亚层。通过对工程地质层的物理力学指标进行统计，多数指标的变异系数均在规定范围内。构建的三维工程地质模型，相同工程地质层之间的连接相对平滑，上下工程地质层之间的接触关系相对合理，符合无锡市区地层演化规律，反映出工程地质层划分结果合理可靠。

3）土体工程地质层在城市建设中应用十分广泛。根据此次划分结果，精准识别了无锡市区优势持力层，主要有第③工程地质层组、④2层、④4层、第⑤工程地质层组、⑥2层、⑥4层、⑦1层和⑦3层，其承载力特征值均在200 kPa以上，可满足不同高度建筑使用；评价了场地稳定性、工程建设适宜性和地下空间开发地质适宜性，从评价结果来看，无锡市区场地稳定，工程建设和地下空间开发适宜，但应多关注②2、④1、④3等软弱土层和④2、⑥2等富水砂层，预防坑壁坍塌、管涌、流砂等灾害的发生。此外，在工程地质层组划分结果的基础上，对无锡市区各工程地质层的热物性参数进行了统计分析，查清了无锡市区100 m深度范围内土体导热系数为1.386～1.740 W·m-1·K-1，比热容为2.59～3.15 MJ·kg-1·K-1，最优质导热层主要分布在无锡市区的西北部、中部和东部地区，该分析结果可为无锡市区开发浅层地热能资源提供可靠依据。

4）制定统一的工程地质层组划分方案，可以提高无锡地区工程地质勘察资料的利用率和通用性，有效地实现了不同单位、不同类型的工程地质资料成果共享和整合利用，提高分析评价结果的准确性，同时，为建立无锡地区地质资料数据库，实现地质资料的数据化和动态更新奠定了基础。

5）本文的土体工程地质层组划分主要针对无锡地区的平原地带，实际上，环太湖丘陵地区的第四系特征和平原区有所差异。环太湖丘陵地区地层多以柏山组和下蜀组为主，柏山组岩性为棕红色网纹结构的粉质黏土、砂砾等，通称“网纹红土”，厚度小于10 m，以洪冲积为特征；下蜀组岩性以2～3层“黄土层”夹2层“古土壤”为特征，底部发育冲坡积的砂砾层，沉积厚度小于10 m。由于无锡环太湖丘陵地区多为生态保护区，工程建设的频次较低，因此本次土体工程地质层划分工作没有包含丘陵地区的松散土体，但当涉及丘陵地区的工程建设时，应在本次工作的基础上重新对工程地质层进行厘定和调整。

参考文献

傅瑞清， 朱平， 杨锦贤， 1997. 天津南疆港区工程地质层划分及评价［J］. 港工技术（4）：56-62.

苟富刚， 龚绪龙， 梅芹芹， 2018. 长江三角洲北岸土体工程地质层组划分及其应用［J］. 地质论评， 64（1）：237-245.

韩博， 夏雨波， 马震， 王小丹， 郭旭， 林良俊， 裴艳东， 2023. 雄安新区工程地质层组划分、三维地质结构构建及其在城市规划建设中的应用［J］. 中国地质， 50（6）：1 903-1 918.

韩有松， 孟广兰， 王少青， 1987. 太湖平原第四纪古地理环境演变若干问题的讨论［J］. 海洋地质与第四纪地质（1）： 91-104.

黄湘通， 郑洪波， 杨守业， MARK D， 谢昕， 章振铨， 方国庆， 2008. 长江三角洲DY03孔磁性地层研究及其意义［J］. 海洋地质与第四纪地质， 28（6）：87-93.

江苏省地矿局第四地质大队，1990. 江苏省无锡市水文地质工程地质环境地质综合勘察报告（1：50 000）［R］.

蒋梦林， 刘志平， 2001. 太湖平原西北部第四纪海侵［J］. 江苏地质（2）：78-81.

景存义， 1985. 太湖地区全新世以来古地理环境的演变［J］. 地理科学， 5（3）：227-234.

景存义， 1988.  太湖的形成与演变［J］. 南京师大学报（自然科学版）（3）：79-85.

李超， 刘晓磊， 韩晓辉， 2022. 地基土层序划分及三维建模技术研究与应用［J］. 地下空间与工程学报，18（S1）：179-186.

李晓昭， 罗国煜， 龚洪祥， 严三宝， 张迪， 2004. 土体工程地质层组的划分［J］. 岩土力学（5）：759-763.

李长安， 张玉芬， 庞设典， 朱锐， 宫善友， 2020. 论城市地质调查中土体工程地质单元划分依据：以武汉市都市发展区为例［J］. 地球科学， 45（4）：1 457-1 465.

林晓春， 2019. 市政工程勘察岩土地层划分标准研究：以东南沿海滨江平原地区为例［J］.中国市政工程（6）：83-88.

林宗元，1996.岩土工程勘察设计手册［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社：712-713.

刘军熙， 阎长虹， 许宝田， 2005. 苏通大桥地基中敏感优势层工程地质问题分析［J］. 地质论评， （6）：719-723.

苗巧银， 宗开红， 陈火根， 骆丁， 2016. 长江三角洲（江苏）地区第四纪地层沉积分区及沉积特征［J］. 上海国土资源， 37 （2）： 51-56.

潘凤英， 石尚群， 邱淑彰， 孙世英， 1984. 全新世以来苏南地区的古地理演变［J］. 地理研究（3）：64-75.

邵万强， 陆晓燕， 张敬志， 2006. 青岛市市区第四系层序的划分［J］. 海洋地质动态（1）：5-8.

史玉金， 陈洪胜， 杨天亮， 李晓， 夏晨， 2009. 上海市工程地质层层序厘定及工程地质条件分析［J］. 上海地质（1）：28-33.

舒军武， 王伟铭， 陈晔， 2008. 太湖平原西北部全新世古河道沉积特征及环境演变［J］. 地层学杂志（2）： 146-152.

仝霄金， 程爱华， 樊祜传， 2016. 济南市市区标准地层划分研究［J］. 城市勘测（2）：165-171.

王建伟， 佟智强， 宋林旭， 杨洪祥， 刘浩， 2021. 牡丹江市工程地质层组划分与分区研究［J］. 城市地质， 16（3）：267-275.

阎长虹， 吴焕然， 许宝田， 许崧， 郑军， 燕晓莹， 2015. 不同成因软土工程地质特性研究：以连云港、南京、吴江、盱眙等地四种典型软土为例［J］. 地质论评， 61（3）：561-569.

于振江， 郭盛乔， 梁晓红， 张于平， 王润华， 2005. 长江三角洲（江南）地区第四纪海侵层的划分及时代归属［J］. 地层学杂志（S1）： 618-625.

郑军， 阎长虹， 夏文俊， 张睿， 陈明珠， 詹启伟， 2008. 江苏盱眙特殊软土的工程地质特性研究［J］. 地质论评（1）：134-138.